生物化工

学科

生物化工是生物学、化学、工程学等多学科组成的交叉学科，研究有生物体或生物活性物质参与的过程中的基本理论和工程技术。它是一级学科“化学工程与技术”中的一个重要分支和重点发展的二级学科，在生物技术产业化过程中起着关键作用。

发展

生物技术产业的投资利润率高达17.6%，是信息产业的2倍。近十年，全球生物技术产业的产值以每3年增加5倍的速度增长。我国生物化工行业经过长期发展，已有一定基础，特别是改革开放以后，生物化工的发展进入了一个崭新的阶段。

生物化工产业的发展与传统化工相比优势明显，国家对生物化工产业的发展十分重视，尤其是在生物化工技术方面，我国“863”和“973”计划都将生物技术纳入重点资助领域，生物化工产业化步伐正在加快，生物化工产业发展势头良好；向君分析将来化工领域20%-30%的化学工艺过程将会被生物技术过程所取代，生物技术产业将成为21世纪的主导产业之一，生物化工将成为21世纪的重要化工产业。

认为，由于生物化工涉及面广，涉及的行业多，所以从事生物化工的企业较多，虽然由于行业竞争日趋激烈，生物化工企业有较大幅度减少，但与生命科学（主要指医药和农业生化技术）诸侯割据的局面相比，生物化工行业依然是百花齐放，百家争鸣。既有像诺华、捷利康等从事生命科学的世界性大公司，也有像DSM、诺和诺德等大型的精细化工公司，当然也有在某一方面有专长的小公司如Altus等。而且，由于世界大公司正把注意力向生命科学部分转移，生物化工行业百花齐放的局面在很长一段时间内不会有较大改变。

全球生物化工年销售额在400亿美元左右，每年约以8%-10%的速率增长。从产品结构来看，生物化工领域生产规模范围极广，市场年需求量仅为千克级的干扰素、促红细胞生长素等昂贵产品与年需求量逾万吨的抗生素、酶、食品与饲料添加剂、日用与农业生化制品等低价位产品几乎平分秋色。具体来看，高价位的产品市场份额在50%-60%，低价位的产品市场份额在40%-50%。而且，根据生物化工的发展趋势及人们对医药卫生的重视来看，高价位产品的发展速率高于低价位产品。

生物化工涉及面广，许多生化公司都有自已的专长，它们之间为了商业利益的合作也非常活跃。此外，随着从事传统行业的生产厂家的加入，由于技术与生产方面的原因，它们与从事生物化工开发与生产的企业合作也很频繁。所有这一切，都使生物化工行业的合作越来越广泛。

学科概况

生物化工（Biological Chemical Engineering）是一门以实验研究为基础、理论和工程应用并重，综合遗传工程、细胞工程、酶工程与工程技术理论，通过工程研究、过程设计、操作的优化与控制，实现生物过程的目标产物。因此它在生物技术中有着重要地位。本学科也是生物技术的一个重要组成部分，将为解决人类所面临的资源、能源、食品、健康和环境等重大问题起到积极的作用。

生物化工学科起始于第二次世界大战时期，以抗生素的深层发酵和大规模生产技术的研究为标志。20世纪60年代末至80年代中期，转基因技术、生物催化与转比技术、动植物细胞培养技术、新型生物反应器和新型生物分离技术等开发和研究的成功，使本学科进入了新的发展时期，学科体系逐步完善。20世纪后期，随着以基因工程为代表的高新技术的迅速崛起，为本学科的进一步发展开辟了新领域。

培养目标

1、博士学位应具有坚实宽广的生物化工的理论基础、实验知识和广阔的学术视野，对本学科及化学、生物学和化学工程等相关学科的某些领域的现状、发展趋势和研究前沿具有系统深入的了解，能熟练掌握、运用本学科的理论分析方法、实验研究方法以及计算机技术，具有创造性地。独立地从事本学科领域的科学研究的能力。至少掌握一门外国语，能熟练地阅读本专业的外文资料，具有一定的写作能力和进行国际学术交流的能力。能胜任高等院校、科研院所、企业和其它单位的教学、科研或技术管理工作。

2、硕士学位应具有系统的生物化工的理论基础、实验知识。了解本学科及化学、生物学和化学工程等相关学科某些领域的现状和发展趋势。掌握本学科的现代实验技能、研究方法和计算机技术，具备生物化工方面的科学研究能力。较为熟练地掌握一门外国语，能阅读本专业的外文资料。能承担高等院校、科研院所、企业和其它单位的教学、科研和技术管理工作。

业务范围

研究范围

生物化工学科的主要研究方向包括生物反应和反应器工程、生物分离工程、生物加工工艺、动植物细胞培养工程、生物过程检测与控制、生物制药工程等。

课程设置

（1）博士学位

基础理论课：高等应用数学。

专业课：生物化工前沿，其他相关学科课程。

（2）硕士学位

基础理论课：应用数学，计算机技术，细胞生理与遗传学，高等生物化学，传递现象。

专业课：生物反应及反应器理论，生物分离工程，生化过程技术经济；根据具体研究方向设置的课程。

主要相关学科

除化学工程与技术一级学科中其它二级学科外，还有以下相关学科：生物学、化学、药学、环境科学与工程、植物保护和农业资源应用、控制科学和工程．以及食品科学、发酵工程、生物工程等。

发展前景

生物能源一直是人类赖以生存的重要能源，它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源，在整个能源系统中占有重要地位。有关专家估计，生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的组成部分，到下世纪中叶，采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40%以上。

当前，能源紧张和环保问题日益成为制约我国经济可持续发展的主要瓶颈，迫切需要建构一个稳定、经济、清洁和安全的能源供应体系。因此，补充替代能源的选择势在必行。

全世界每年通过光合作用生成的生物质能约为50亿吨，其中仅1%用作能源，但它已为全球提供了14%的能源。生物质能利用主要包括生物质能发电和生物燃料。生物质能发电方面，主要是直接燃烧发电和利用先进的小型燃气轮机联合循环发电。生物燃料是指通过生物资源生产的石油替代能源，包括生物乙醇、生物柴油、ETBE（乙基叔丁基醚）、生物气体、生物甲醇与生物二甲醚。

国外的生物质能技术和装置多已实现了规模化产业经营。美国、瑞典和奥地利生物质转化为高品位能源利用方面已具有相当可观的规模，分别占该国一次能源消耗量的4%、16%和10%。

生物质能利用技术主要有直接燃烧、生物化学转化和热化学转化三大类。在许多农村地区普遍采用炉灶燃烧，而锅炉燃烧热效率较高，热电联产时可达90%以上。生物化学转化主要指以厌氧发酵和生物酶技术为主，将工业有机废液和人畜粪便等非固体生物质分解为沼气；而生物酶技术是把生物质生化转化为乙醇。

生物质能与传统化石能源相比具有可再生性、低污染性、分布广泛性和储量丰富的特点。生物质属可再生资源，通过植物的光合作用可以再生，与风能、太阳能等同属可再生能源，资源丰富，可保证能源的永续利用。生物质的硫含量、氮含量低，燃烧过程中生成的SOX、NOX较少，因而可有效地减轻温室效应。生物质能储量丰富，根据专家家估算，地球陆地每年生产1000-1250亿吨生物质；海洋年生产500亿吨生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量，相当于世界总能耗的10倍。

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